净化沼气池－人工湿地技术处理农村生活污水

净化沼气池－人工湿地技术处理农村生活污水内容摘要：

气 候 分 区 供 水 条 件 给水卫生设备类型及最高日生活用水量 集 中 给水龙头 龙 头 安 装 到 户 无洗涤池 有洗涤池或有洗 涤池及淋浴设备 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 计量收费供水 20～ 35 20～ 35 30～ 50 30～ 50 20～ 40 30～ 40 30～ 40 40～ 70 40～ 70 35～ 55 40～ 70 40～ 70 60～ 100 70～ 100 50～ 80 注：江苏除沛县和丰县外，均为三类地区 厌氧发酵池有效容积计算 ⑴、为确保厌氧发酵充分，一级厌氧发酵池设计的水力停留按 26 小时计算，二级厌氧发酵池（生物挂膜）设计的水力停留时间按 24小时计算。 ⑵、厌氧发酵部分的容积计算参照苏 S032020《生活污水净化沼气池》标准图集所列公式计算。 住宅、旅馆、集体宿舍α值（ %）由 70%改为 80%。 ⑶、二级厌氧发酵池挂膜填料计算 V 填 = V2 50% 式中： V 填 — 填料体积（ m3） ； 23 V2 — 二级厌氧发酵池有效容积（ m3）。 人工湿地设计 ⑴、有效面积： F = Q/(或 ) 式中： F — 湿地床有效面积（ m2）； Q — 污水排放量， m3/日； (或 )— 潜流湿地床面积负荷为 ～〃日。 ⑵、径流时间：人工湿地床内污水径流时间不小于 26 小时，可作为有效面积校核。 一、二级厌氧发酵与人工湿地污水处理过程总的水力停留时间为 76－ 80小时。 其有效容积和有效面积可查表 4－ 3确定。 24 表 4－ 3 格栅池、厌氧发酵池有效容积（ m3） 和人工湿地有效面积 (m2) 9 升 /人〃日 10 12 14 23 46 54 58 7 9 10 17 34 40 54 8（ 9） 10（ 11） 12（ 14） 19（ 22） 37（ 49） 47（ 56） 56（ 67） 80 70（ 20户） 88（ 25） 105（ 30） 175（ 50） 350（ 100） 408（ 116） 486（ 139） 100 64（ 18户） 79（ 23） 91（ 26） 151（ 43） 303（ 86） 350（ 100） 425（ 121） 120 57（ 16户） 71（ 20） 81（ 23） 134（ 38） 269（ 77） 316（ 90） 350（ 100） 格栅有效容积 一 级 厌氧 发酵池 有效容积 级 厌氧 二 发酵池 有效 容积 人 工 湿 地 有 效 积 面 25 注： 、二级厌氧发酵池停留时间分别为 26时和 24 时； 、二级厌氧发酵池比例为 65％和 35％； 〃 d(括号内为 〃 d)计算出有 效面积。 ⑶、人工湿地床形式：一般采用垂直流湿地床多级串联。 地形有利于垂直流湿地床与水平流湿地床组合的，也可采用垂直流湿地床与水平流湿地床组合形式。 垂直流湿地床串联一般为 4～ 5 级。 为使湿地床水流均匀，减少死角，可视湿地床总面积，分多组并排多级分床串联。 ⑷、人工湿地床布水方式：人工湿地床与二级厌氧发酵池串联，进第一级湿地床底部的水系由隔墙的花格孔 5cm 5cm 方孔引入水，上行流至第一级湿地床与第二级湿地床之间隔墙顶部经汇水堰（亦为布水堰）进入第二级湿地床，水下行流至第二级湿地床与第三级湿地床隔墙花格孔进入第三级湿地床，水上行流至第三级湿地床与第四级湿地床之间隔墙顶部经汇水堰（布水堰）进入第四级湿地床，水再下行流至第四级湿地床与第五级湿地床之间隔墙花格孔进入第五级湿地床，然后水上行流至第五级湿地床顶部经汇水堰渠或齿形汇水槽，由Ф 200UPVC管排放出去。 布水堰（汇水堰）顶应水平。 亦可由二级厌氧发酵池出水排入一级湿地床前沿齿形槽布水，水下行流至床底部隔墙花格孔或隔墙 顶部堰向下级床布水，若五级床串联则由末 26 级床底板穿孔汇水管引水到集水井排放；若四级床串联，由末级床填料表层池壁处设齿形汇水槽排放。 在布水墙花格孔或布水堰的布水面 10cm 断面内，配臵粒径30～ 40mm 砾石或碎石，使水流均匀流过湿地床断面。 ⑸、人工湿地床填料（粒径、级配、厚度、材质） 一级湿地床填料粒径φ 10～ 40mm，厚度 ； 二级湿地床填料粒径φ 10～ 30mm，厚度 ； 三级湿地床填料粒径φ 7～ 20mm，厚度 ； 四级湿地床填料粒径φ 5～ 15mm，厚度 ； 五级湿地床填料粒 径φ 1～ 3mm，厚度。 一至四级填料为建筑碎石、石灰石，碎砖等，五级为砂，砂粒径级配主要为滤清出水，使悬浮物达标。 若四级床串联，二级湿地床填料粒径为φ 10～ 25mm，三、四级床采用四、五级床填料粒径。 污水在填料表层 3cm 以下流动，防止蚊蝇孳生，水面以上称之为保护层，保护层材质可用石屑、煤屑、砂或复土等。 一级至五（ 4）级人工湿地潜流总长度 ，一般潜流过程总停留时间达 31小时左右，径流速度 － 12cm/时左右。 ⑹、人工湿地植物的选择：人工湿地植物应因地制宜选择，总体要求要耐水、根系发 达、多年生、耐寒，具有吸收氮、磷量大，兼顾观赏性、经济性。 目前常用的有芦苇、香蒲、菖蒲、美人蕉、风车草、水竹、水葱、大米草、鸢尾、蕨 27 草、灯芯草、再力花等。 水芹、空心菜已试用于湿地，亦显较好效果。 栽种方法视植物而定，一般每平方米 8～ 10 穴，每穴栽 2～ 3 株。 亦可用行距 10cm，蔟距 15cm 控制。 香根草：据有关专家和资料介绍，香根草具有旱生和水生特点，完全淹水条件下能正常生长。 抗逆性强，在气温－ 15－55℃ ,年降水量 200－ 600mm， － ，高盐、强碱环境下均能正常生长，香根草根系发达紧密，粗 1－ 2mm，深 2－ 3mm以上，不会自然扩散蔓延成杂草。 它具有较高的拦截悬浮物，吸附，吸收有机质能力和高效净化污水能力。 去除水体中总氮达70％， NH4－ N 达 91％，总 P 达 93％， COD\BOD 分别达 90％和80％。 香根草叶是牛羊饲料，可作编织品和培养食用菌的原料。 现已引进在如皋、靖江两地试用，如果证实上述效果，则人工湿地床径流部分可埋深至 － 3m 处，湿地填料厚度可增至 1－ ，负荷提高至 － 〃 d，减少了占地面积。 在填料上方复填煤屑、石屑、砂或（煤屑＋土）至地面平，再栽种香根草，消除 人工湿地床低于地面落差空间和担心蚊虫滋生以及气味问题。 香根草栽种方式为棵距 30－ 40cm，每棵 8－ 10株。 五、农村生活污水处理设计应注意几点 净化处理设施地址及组合形式选择（注意村庄环境整治布点选择形式）。 28 ⑴、合并处理：在推进农村“三集中”建设中，同时规划建设工业污水集中处理设施的地方，则应将居住区生活污水引入合并处理，可补充工业污水活性污泥法处理时的营养源，提高处理效果，亦可降低投资，提高管理水平，确保达标排放。 江阴市新桥村即采用此法。 ⑵、与灌溉相结合：在缺水少雨和蔬菜生产地区，可采用苏 S032020《生活污水净化沼气池》工艺，建在居住区绿化地下，净化出水由管道排送至灌溉渠或调蓄塘，供农灌、浇菜用。 ⑶、与生物氧化塘相结合：居住区附近有一定面积水塘，可采用苏 S032020《生活污水净化沼气池》工艺，建在居住区绿化地下，净化出水由管道排送至水塘，水塘再选栽沉底和浮水植物，并放养适当的鱼、河蚌、螺蛳。 ⑷、人工湿地与生物氧化塘一体化：将苏 S032020《生活污水净化沼气池》工艺中，一级厌氧发酵池（二级厌氧发酵池）建在居住区绿化地下，二级厌氧发酵池 +人工湿地（或仅人工湿地）建在水塘边，将水塘边坡改 造为人工湿地床，形成人工湿地与生物氧化塘系统，既节约用地，又充分利用地形，有利于污水净化流程布臵。 ⑸、厌氧发酵池与人工湿地床合建或分建：在居住区绿化面积大，又适宜布臵人工湿地，则将一、二级厌氧发酵池与人工湿地床合建，选用观赏植物，使人工湿地成为居住区一景； 29 如居住区绿化地小，不宜布臵人工湿地，可将一级厌氧发酵池建在住户宅旁，二级厌氧发酵池与人工湿地建在居住区附近洼地、荒地上。 可在人工湿地床上选栽经济性水生植物。 这里要强调的，一级厌氧发酵池要尽量建在住户宅附近，这样泥砂和悬浮物被截留下，排水管道不易堵塞，管坡 可降低，管径可小点。 ⑹、因地制宜改造：旧村庄扩建中，原有化粪池尽可能利用，可直接建二级厌氧发酵池与人工湿地床；相对集中几户合建一组厌氧发酵池 +人工湿地床，或者分建一级厌氧发酵池，二级厌氧发酵池与人工湿地床集中异地建；附近有养殖场，建净化沼气池，亦可将生活污水引入合并处理。 污水排放管网布臵 ⑴、排水体制：新建农村住宅区和旧村庄改扩建无排水管道地区，污水处理设施前均建雨污分流制，处理设施后排放为合流制。 原已有合流制排水管网地区采用截流方式将污水送入处理设施。 ⑵、排水管线布臵原则：生活污水排放管道应根据 新农村建设总体规划，道路和建筑物的布臵、地形标高、污雨水去向等按管线短、埋深小、自流排出的原则布臵。 宜沿道路和建筑物周边平行布臵；主排水管道应布臵在接支管较多一侧。 ⑶、室内卫生器具布臵：新建住宅或公共建筑，室内卫生器具应相对集中布臵，集中成 1～ 2 根管道排入一级厌氧发酵池 30 （或化粪池）或居住小区排水管网内，然后汇集送至污水处理设施。 ⑷、排水管道管材选择： 目前市场销售的埋地排水管管材有：传统的混凝土管、钢筋混凝土管和预应力钢筋混凝土管；新型管材的硬质聚氯乙烯管（ UPVC），聚乙烯管（ PE）、玻璃钢夹砂管。 从 结构形式分有实壁管和结构管。 例如以 UPVC 为主材的径向加筋塑料管、双壁波纹管、螺旋缠绕管和以 PE 为主材的双壁波纹管、缠绕结构管、钢筋复合螺旋管。 混凝土管环刚度高、施工回填土要求不高，但运输及施工不便，易渗漏和腐蚀，粗糙系数大（ ），易淤堵，国家不提倡用作污水排放管道。 塑料管和玻璃钢夹砂管属柔性管道，质量轻，运输与施工安装方便，开挖土方工程量少，耐腐蚀，不易渗漏，粗糙系数小（ ），不易淤堵，比同口径混凝土管输水量大，但回填夯实要求高。 居住小区排水管口径一般为 φ 150－ 250mm，采用塑 料管较就地生产销售的混凝土管价格稍高，但为千秋大业，仍建议使用塑料管。 ⑸、建筑物内生活污水排水管道设计秒流量 31 假设每户均安装厨房双格洗涤池、洗脸盆、淋浴器、低水箱大便卫生器、洗衣机等设施，经计算： 100家住户总排水流量为。 ⑹、几种不同管径塑料管道排水流量计算 现将几种不同管径塑料管道排水流量计算结果，列表 5－ 1供参考。 根据计算流量结果，住宅内生活污水秒排放量较小，只能按给排水设计手册规定，选用排水管径和坡度。 表 5－ 1 几种不同管径（ UPVC）管道充满度、 坡度、流速、流量及检查井间距 项目 类别 口径（ mm） 充满度 h 坡度i(‰) 流速 （ m/s） 流量 (L/s) 检查井间距（ m） 接户管（建筑周边） 150 7～ 10 ～ ～ 20 支管（组团内道路下） 150 4 20 200 4 30 干管（小区内道路下） 200 4 30 250 4 30 300 4 30 350 4 30 32 400 3 30 ⑺、室内污水排放管管径及坡度：室内污水排放至一级厌氧发酵池的管径不小于φ 150mm，埋深：管底可在冰冻线以上，但复土厚度不小于 ，管道坡度为 7‰～ 10‰。 ⑻、各组团之间排放管管径及坡度：居住小区各组团之间支管道，由一级厌氧发酵池接出的（或化粪池）排放管道，可采用φ 150mm 或φ 200mm 塑料管，坡度为 4‰；由室内直接排放至集中处理设施时，采用的塑料管直径应不小于φ 200mm，坡度为 4‰。 ⑼、生活污水排放管道流速及埋深：生活污水排放管道为重力非满流，流速不宜小于。 其埋深由厌氧发酵池（或化粪池）排出口标高和管道设计坡度计算确定。 若管道埋在小区行车道下方，则管顶埋深不宜小于。 ⑽、窨井及检查井设臵：生活污水排放管道在支管接入处，需设窨井；排水管道线上隔一段要设检查井，以方便维护疏通。 （参照表 5－ 1确定） ⑾、旧村庄排水管改建：旧村庄改扩建中，原有住户内部用水设施要相对集中，以便由 1～ 2 根管道排入户外一级厌氧发酵池（或化粪池）或居住区主排水管道。 若水龙头设在户外，主要排 水亦在水龙头处，可埋管道或用砖砌明沟，深、宽为： 33 20 30cm、暗沟深、宽为 30 30cm，将污水排至小区。